Material e método

Foram confeccionados quatro modelos matemáticos bidimensionais, representando um corte frontal de uma mandíbula edêntula. Os modelos foram divididos em quatro grupos: Grupo A (controle), modelo de mandíbula edêntula suporte de prótese total convencional; Grupo B, modelo de mandíbula edêntula suporte de overdenture com dois implantes ferulizados por meio de barra e clipe plástico; Grupo C, modelo de mandíbula edêntula suporte de overdenture com dois abutments esféricos o’rings em dois implantes independentes; modelo D, modelo de mandíbula edêntula suporte de overdenture com dois implantes ferulizados por meio de barra e clipe plástico associados a dois attachments esféricos distais do tipo o’ring.

A mandíbula foi representada por um bloco envolvendo os implantes, quando presentes, e as dimensões do osso cortical e da fibromucosa foram de 0,5mm e 1mm, respectivamente. As dimensões de contorno da prótese e dos dentes artificiais foram obtidas a partir de imagem fotográfica com visão frontal de uma overdenture confeccionada sobre modelo mandibular de resina. Foram utilizados implantes de hexágono externo, com dimensões de 3,75mm de diâmetro por 11,5mm de comprimento e plataforma 4,1mm (Master Screw, Conexão Sistemas de Prótese Ltda, São Paulo, SP, Brasil).

Para montagem do sistema de retenção esférico foram utilizados abutment esférico com cinta de 2mm, espaçador plástico, cápsula metálica e o’ring (049071, Conexão Sistemas de Prótese Ltda, São Paulo, SP, Brasil). Para confecção da barra foram utilizados dois cilindros plásticos UCLA (055021, Conexão Sistemas de Prótese Ltda, São Paulo, SP, Brasil), barra de plástico e clipe plástico (204000,

Conexão Sistemas de Prótese Ltda, São Paulo, SP, Brasil). A barra foi fundida em liga de CoCr (CNG Soluções Protéticas, São Paulo, SP, Brasil) segundo procedimentos técnicos laboratoriais padrões, com os implantes posicionados paralelamente e a 20mm de distância entre si. O clipe plástico foi conectado à barra que por sua vez foi unida aos implantes pelos parafusos de retenção, configurando o grupo B. O grupo C foi caracterizado pela cápsula posicionada sobre o abutment esférico (049071, Conexão Sistemas de Prótese Ltda, São Paulo, SP, Brasil) conectado ao implante, com interposição do espaçador plástico. Já o modelo D foi caracterizado pela associação dos modelos B e C.

Os conjuntos foram incluídos em resina acrílica autopolimerizável em embutidora metalográfica (Arotec PRE 30S, Arotec S.A. Ind. e Com., Cotia, SP, Brasil), e seccionados com o auxílio de uma recortadeira (Isomet, Buehler, Lake Bluff, II, EUA). Os conjuntos seccionados incluídos em resina acrílica foram digitalizados por meio de scanner (HP scanjet 2400, Hewlett-Packard Company, Palo Alto, CA, EUA) e as imagens importadas por um programa de desenho assistido (AutoCAD 2005, Autodesk Inc., San Rafael, CA, EUA), na qual foi possível reproduzir as dimensões, o formato, e a relação entre implantes e os componentes protéticos.

Os desenhos dos modelos foram cotados manualmente, sendo cada ponto convertido em coordenadas x e y. As coordenadas foram finalmente importadas para o ambiente do programa de elementos finitos (Ansys 11.0, Swanson Anlysis System, Houston, Pa, EUA) como pontos chaves (“keypoints”), para análise de tensões.

Os materiais utilizados no estudo foram considerados homogêneos, isotrópicos e linearmente elásticos, e os modelos assumidos em estado plano de deformação (plane strain). Foi utilizado o elemento bidimensional plane 2 (2-D 6-

Node Triangular Structural) que apresenta 6 nós e 3 arestas descrevendo uma

parábola para geração da malha de elementos finitos. Os modelos apresentaram um número total de 2826 elementos e 5848 nós para o modelo A, 9778 elementos e 20494 nós para o modelo B, 7890 elementos e 16350 nós para o modelo C e 8872 elementos e 18686 nós para o modelo D (fig. 1).

Para a realização da análise com elementos finitos é necessário atribuir dados das propriedades dos materiais envolvidos no estudo, como o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson. Na tabela 1 encontram-se as propriedades das estruturas e dos materiais utilizados nos modelos.

Para simular uma situação real os modelos foram fixados nas laterais direita e esquerda, permitindo a deflexão da mandíbula.16 Foi aplicada uma carga vertical não pontual de 100N16 na região central correspondente aos incisivos centrais inferiores.

Os mapas de tensões obtidos pelo processamento do programa de elementos finitos foram agrupados de acordo com as situações clínicas simuladas (grupos A, B, C e D), a fim de analisar os efeitos que cada condição induz sobre os aparelhos protéticos, as estruturas de suporte, os implantes e componentes dos sistemas de retenção.

3.5. Resultados

Após o processamento dos dados pelo programa de elementos finitos, os mapas de tensão foram obtidos para os grupos A, B, C e D (fig. 2). Áreas pontuais de tensões nas extremidades do osso cortical superior e inferior foram observadas, principalmente no grupo A. A condição de restrição nas laterais dos modelos, faz com que diante de uma aplicação de carga a mandíbula sofra deflexão. Consequentemente, a região do osso cortical superior e inferior são mais requisitadas, levando a uma maior concentração de tensões na extremidade dessa estrutura. Clinicamente essas áreas não estariam tão evidenciadas, e dessa forma, elas devem ser avaliadas com cautela. A tabela 2 mostra os valores e a localização das tensões principais máximas e mínimas nos grupos avaliados, em relação aos mapas de tensões gerais.

Pôde ser observado que o grupo B (sistema barra-clipe) apresentou os maiores valores de tensões, seguido dos grupos D (sistema barra-clipe associado à attachments o’rings distais), C (sistema o’ring) e A (prótese total convencional) (tabela 2).

Nos tecidos de suporte (fibromucosa, osso cortical superior, osso cortical inferior e osso medular), implantes e componentes protéticos, o mesmo comportamento em relação aos valores de tensões foi encontrado, embora nos tecidos de suporte a diferença de tensão entre os sistemas de retenção das

overdentures tenha sido pequeno (fig. 3).

O osso cortical apresentou os maiores valores de tensão em todos os grupos analisados (fig. 4). Concentrações de tensões no osso cortical superior foram notadas na região distal adjacente aos dois implantes nos grupos B e D. No

sistema o’ring (grupo C) essas áreas de tensões foram observadas tanto na região distal quanto na mesial adjacentes aos implantes.

3.6 Discussão

Em toda análise que utiliza modelos para simulação de um problema físico há uma limitação inerente à reprodução exata das propriedades e características das estruturas reais. Dessa forma, os valores de tensões promovidos nos modelos de elementos finito (FE) não são necessariamente idênticos aos reais.16 Além disso, o nível de tensão que poderia provocar uma mudança biológica, como reabsorção e deposição óssea são desconhecidas na literatura.16,25 Dessa forma esse estudo teve por objetivo comparar a tendência de distribuição de tensões em próteses totais convencionais mandibulares e overdentures implanto-retidas com diferentes sistemas de retenção.

Ao se comparar os três sistemas de retenção das overdentures com a prótese total, em relação às tensões máximas geradas, pôde-se observar que nos grupos B, C e D as tensões foram mais elevadas que as do grupo A (tabela 2 e fig. 2). Isso pode ter ocorrido, provavelmente, devido à presença dos implantes e dos sistemas de retenção que, de certa forma, limitam a movimentação da prótese. Nos pacientes tratados com overdentures maior retenção e estabilidade dessas próteses são obtidas, refletindo em um maior conforto e eficiência mastigatória,2,3 e essa maior eficiência mastigatória pode levar a um maior grau de desgaste dos dentes artificiais.26,27

Com relação à distribuição das tensões nos diferentes sistemas de retenção, o sistema barra-clipe (grupo B) apresentou os maiores valores de tensões, seguido do sistema barra-clipe associado à attachments o’rings distais (grupo D) e sistema o’ring (grupo C) (tabela 2).

Mericske-Stern et al.28 comparou coroas telescópicas e conexões do tipo barra em overdentures mandibulares retidas por 2 implantes através de transdutores pizoelétricos. Os autores encontraram uma tendência de maior tensão no sistema independente (coroas telecópicas) e um efeito positivo na distribuição de tensões para a conexão rígida por meio de barra. Resultados semelhantes foram observados por Assunção et al.29 que comparou diferentes sistemas de retenção em overdentures mandibulares implanto-retidas em modelos de elementos finitos. Entretanto, Kenney e Richards,4 avaliando modelos fotoelásticos de overdentures implanto-retidas, concluíram que o sistema de retenção o’ring transfere menor tensão para os implantes quando comparado com o sistema barra-clipe. Resultados similares foram encontrados por Tokuhisa et al.,14 onde o sistema o’ring mostrou-se vantajoso em relação aos sistemas barra-clipe e magnético. Outros estudos16,17,25,30 também mostraram menores valores de tensões em

overdentures retidas por sistema de retenção resilientes (o’ring), corroborando

com o presente estudo.

Nesse estudo, os menores valores de tensões encontrados para o sistema o’ring (tabela 2) pode ser resultado da flexibilidade e resiliencia proporcionada pela borracha do sistema e pelo espaçador utilizado durante a montagem do sistema, além do efeito de absorção de tensão do componente fêmea (borracha), reduzindo dessa forma as tensões nos implantes e componentes protéticos, e consequentemente nos tecidos de suporte14 (figs. 3 e 4).

Por outro lado, Celik e Uludag,31 avaliando o efeito de diferentes sistemas de retenção na distribuição de tensões em overdentures implanto-retidas, observaram que a esplitagem dos implantes favorece a transferência de tensões.

Os autores encontraram menores valores de tensões no sistema barra-clipe associado à attachments resilientes distais quando comparado com o sistema barra-clipe, concordando com o presente estudo (tabela 2 e fig. 3). O uso de

attachments distais no sistema barra clipe cria uma linha de fulcro nessa porção

mais distal, fazendo com que a prótese rotacione antero-posteriormente ao redor desse fulcro, e devido ao módulo de elasticidade da matriz resiliente do sistema bola, a magnitude da tensão nos implantes é reduzida.31 Esses resultados estão de acordo com os encontrados por Ben-Ur et al.32

Em relação à localização das tensões, enquanto que no grupo A ela se localizou mais sob a região de aplicação da carga, nos grupos B, C e D, as tensões se localizaram mais nos implantes, principalmente na região peri-implantar no osso cortical (fig. 2). Isso pode ser resultado do mecanismo de transferência de tensões que ocorre no complexo osso-implante.33 É possível que as tensões induzidas pela carga oclusal sejam transferidas inicialmente dos implantes para o osso cortical, enquanto que uma pequena quantidade das tensões remanescentes é distribuída para o osso medular na região apical. Isso também ocorre devido ao maior módulo de elasticidade do osso cortical em relação ao osso medular16,33 e também pela maior habilidade desse em transferir tensões.33 Esses achados concordam com estudos in vitro16-18,34 que verificaram maior concentração de tensões no osso cortical ao redor dos implantes, e estudos in vivo22,35 que demonstraram maior perda óssea na região ao redor do pescoço do implante.

Comparando as tensões no osso cortical nos diferentes grupos das

overdentures, observou-se maior pico de concentração de tensões nos grupos em

provavelmente ocorre como resultado da deformação mandibular durante a aplicação da carga, a qual cria torção na parte central da mandíbula.17 No grupo C, os implantes por estarem independentes podem seguir a distorção do tecido ósseo sem afetá-lo.17 Entretanto, com o sistema barra-clipe, a conexão rígida da barra entre os implantes tende a agir contra esse movimento, gerando maiores valores de tensões ao redor dos implantes.17

Nos modelos de elementos finitos, quando os implantes foram conectados pela barra (grupos B e D), houve maior concentração de tensões na região do osso cortical distal aos implantes (fig. 4, modelos B e D). Essa localização poderia ser explicada pela deflexão da mandíbula como resultado de cargas verticais.16 No caso em que os implantes estão independentes (grupo C), esses são capazes de se aproximar um em relação ao outro quando do movimento de deflexão mandibular.16 Dessa forma, as tensões no osso cortical são transmitidas tanto no lado distal quanto mesial dos implantes16,17 (fig. 4, modelo C). Entretanto, quando os implantes estão unidos por barra esse movimento não ocorre.16 Essa tendência corrobora com os achados de Hobkirk e Schwab,36 que conduziram um estudo in

vivo da deformação mandibular em casos de implantes esplintados, e por Meijer et

al.16 e Menicucci et al.17 em seus estudos de FE.

Sendo a distribuição das tensões um fator importante na reabsorção óssea quando dos tratamentos reabilitadores protéticos com implantes,18 é desejável um sistema que as transmita de forma mais equilibrada, a fim de haver maior preservação óssea e melhor prognóstico do tratamento.

No entanto, apesar do sistema esférico ter demonstrado melhor comportamento biomecânico em relação ao sistema barra-clipe, outros aspectos

devem ser levados em consideração na escolha de um sistema para overdenture, tais como espaço intermaxilar disponível,37 a disposição dos implantes,38 a durabilidade e necessidade de manutenção,39 que de acordo com MacEntee et al.40 são mais frequentes para o sistema bola, quando comparado com o sistema barra- clipe, entre outros.

3.7 Conclusão

Com base nos resultados observados e dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que:

• Nas overdentures implanto-retidas foram observados os maiores valores de tensões quando comparado com as próteses totais convencionais.

• Os sistemas de retenção produziram características diferentes na distribuição das tensões, que se concentraram principalmente na região peri-implantar, ao redor do colo dos implantes.

• No sistema o’ring (grupo C) menores valores de tensões foram observados nos implantes, componentes protéticos e tecidos de suporte, seguido do sistema barra clipe associado à attachments distais (grupo D) e sistema barra-clipe (grupo B).

• Em relação à distribuição das tensões, o uso do sistema o’ring favoreceu a transmissão de cargas oclusais, favorecendo inclusive a distribuição de tensões no sistema barra-clipe quando associado a este.

Agradecimentos

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro (Processos n° 06/52230-6 e 06/59770-6).

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Tabelas

Tabela 1. Propriedades mecânicas dos materiais

Materiais Módulo de Elasticidade (MPa) Coeficiente de Poisson (υ) Referência Dente de resina 3000 0,35 Tanino et al. (2007)20

Resina acrílica 3000 0,35 Tanino et al. (2007)20

Mucosa 680 0,45 Ko et al. (1992)21

Osso cortical 13700 0,3 Barbier et al. (1998)22

Osso medular 1370 0,3 Barbier et al. (1998)22

Implante (Ti-6Al-4V) 103400 0,35 Sertgoz e Gunever (1996)23

Liga de Co-Cr 218000 0,33 Caglar et al. (2006)24

Aço inoxidável 19000 0,31 Fabricante*

Clipe plástico 3000 0,28 Fabricante*

Borracha do O’ring 5 0,45 Chun et al. (2005)18

Tabela 2. Valores e localização das tensões principais (MPa) máxima e mínima

nos grupos A, B, C e D.

Mapa de tensões (MPa)

Grupo Tensão máxima Localização Tensão mínima Localização A 64,305 osso cortical superior 0,452 osso cortical inferior B 349,873 região de contato da barra com o implante esquerdo na sua porção mesial ~0,003 região superior da barra do lado esquerdo C 119,006 cápsula do

abutment esquerdo ~0,013 o’ring esquerdo

D 258,65 região de contato da barra com o implante esquerdo na sua porção mesial ~0 região superior da barra do lado direito

Figuras

Fig. 1. Malha de elementos finitos nos modelos de mandibula edêntula. A, prótese

total convencional – modelo A (2826 elementos e 5848 nós). B, overdenture com dois implantes ferulizados por meio de barra e clipe plástico – modelo B (9778 elementos e 20494 nós). C, overdenture com dois abutments esféricos o’rings em